学习内容

10.4 热力学第二定律

学习目标

1． 知道自然界中热侍导的方向性。

2． 初步了解热力学第二定律，并能用热力学第二定律解释第二类永动机不能制造成功的原因。

3． 能用热力学第二定律解释自然界中的能量转化、转移以及方向性问题。

学习重、难点

热力学第二定律及用定律解释一些实际问题。

学法指导

自主、合作、探究、师生讨论

知识链接

1．热力学第一定律的内容： 。

2．机械能能否全部转化为内能，那么内能能否全部转化为机械能？举例说明

学习过程

用案人自我创新

[自主学习]

1． 阅读P56“思考与讨论”提出的问题，体会“热传导的方向性”。说说你对“一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的”这名话的理解。

2． 热机是一种把内能转化为机械能的装置。热机包括热、工作物质、冷凝器几部分组成。其工作原理为：热机从热吸收热量Q1，推动活塞做功W，然后向冷凝器释放热量Q2。根据能量守恒三者关系为：

，我们把热机做的功W和它从热吸收的热量Q1的比值叫做热机的效率，用 表示，即 。

思考：热机的效率能否达到100%，为什么？

。

3． 第二类永动机：。只从单一热吸收热量，使之完全变为有用的功而引起其它变化的热机。根据你所了解的知识，第二类永动机可能研制成吗？说说你的理由。

4． 热力学第二定律

（1） 两种表述：

①　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（这是按照热传导的方向性描述的）。

②　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

（这是按照机械能与热能转化过程的方向性描述的）。

说明：

（1） 热力学第二定律的两种表述看上去似乎没有什么联系，然而实际上它们是等效的。

（2） 热力学第二定律的实质是它揭示了大量分子参与的宏观过程的方向性，使人们认识到自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性。

（3） 热力学第一定律和第二定律的区别：

。

[例题与习题]

[例1]下列哪些过程具有方向性（ ）

A热传导过程

B．机械能向内能转化过程

C．气体的扩散过程

D．气体向真空中的膨胀

[例2]根据热力学第二定律，下列说法中正确的是（ ）

A． 不可能从单一热吸收热量并把它全部用做功而不引起其它变化

B． 没有冷凝器，只有单一的热，能将从单一热吸收的热量全部用做或，而不引起其它变化的热机是可能实现的

C． 制冷系统将冰箱里的热量传给外界较高的温度的空气中不引起其它变化

D． 不可能使热量由低温物体传递到高温物体而不引起其它变化

[练习1] 根据热力学第二定律，下列说法中正确的是（ ）

A． 热机中燃气的内能不可能全部转化成机械能

B． 电流的能不可能全部转化成内能

C． 在火力发电机中，燃气的内能不可能全部变成电能

D． 在热传导中，热量不可能自发地从低温物体传给高温物体。]

[例3]下列说法正确 的是（ ）

A． 第二类永动机和第一类永动机一样，都违背了能量守恒定律

B． 第二类永动机违背了能量转化的方向性

C． 自然界中的能量是守恒的，所以不用节约能

D． 自然界中的能量尽管是定恒的，但有的能量便于利用，有的能量不便于利用，帮要节约能

[例4]关于热力学第一定律和热力学第二定律，下列说法正确的是（ ）

A． 热力学第一定律指出内能可以与其它形式的能相互转化，而热力学第二定律则指出内能不可能完全转化成其它形式的能，帮这两条定律是相互矛盾的

B． 内能可以全部转化为其它形式的能，只是会产生其它影响，帮两条定律并不矛盾

C． 两条定律都是有关能量的转化定律，它们不但不矛盾，而且没有本质的区别

D． 其实能量守恒定律已经包含了热力学第一定律和热力学第二定律

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学习反思

布置作业

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